Med ursäkt till "Spinal Tap, "det verkar som att svart kan, verkligen, bli mer svart.

MIT-ingenjörer rapporterar idag att de har kokat ihop ett material som är 10 gånger svartare än något som tidigare har rapporterats. Materialet är tillverkat av vertikalt riktade kolnanorör, eller CNT-mikroskopiska filament av kol, som en luddig skog av små träd, att laget växte på en yta av kloretsad aluminiumfolie. Folien fångar upp mer än 99,96 procent av allt inkommande ljus, vilket gör det till det svartaste materialet någonsin.

Forskarna har publicerat sina resultat i dag i tidskriften ACS-tillämpade material och gränssnitt . De visar också upp det mantelliknande materialet som en del av en ny utställning idag på New York Stock Exchange, med titeln "Fåfängas inlösen".

Konstverket, ett samarbete mellan Brian Wardle, professor i flygteknik och astronautik vid MIT, och hans grupp, och MIT artist-in-residence Diemut Strebe, har en 16,78 karats naturlig gul diamant, uppskattas vara värd 2 miljoner dollar, som laget täckte med den nya, ultrasvart CNT-material. Effekten är arresterande:pärlan, normalt lysande fasetterad, framstår som en lägenhet, svart tomrum.

Wardle säger att CNT-materialet, förutom att göra ett konstnärligt uttalande, kan också vara till praktisk nytta, till exempel i optiska skygglappar som minskar oönskad bländning, för att hjälpa rymdteleskop att upptäcka kretsande exoplaneter.

"Det finns optiska och rymdvetenskapliga tillämpningar för mycket svarta material, och naturligtvis, konstnärer har varit intresserade av svart, går tillbaka långt före renässansen, " säger Wardle. "Vårt material är 10 gånger svartare än något som någonsin har rapporterats, men jag tror att den svartaste svarta är ett ständigt rörligt mål. Någon kommer att hitta ett svartare material, och så småningom kommer vi att förstå alla underliggande mekanismer, och kommer att kunna konstruera den ultimata svarta på rätt sätt."

Wardles medförfattare på tidningen är tidigare MIT postdoc Kehang Cui, nu professor vid Shanghai Jiao Tong University.

In i tomrummet

Wardle och Cui hade inte för avsikt att konstruera ett ultrasvart material. Istället, de experimenterade med sätt att odla kolnanorör på elektriskt ledande material som aluminium, för att öka deras elektriska och termiska egenskaper.

Men i ett försök att odla CNT på aluminium, Cui sprang mot en barriär, bokstavligen:ett ständigt närvarande lager av oxid som täcker aluminium när det utsätts för luft. Detta oxidskikt fungerar som en isolator, blockerar istället för att leda el och värme. När han försökte hitta sätt att ta bort aluminiums oxidskikt, Cui hittade en lösning i salt, eller natriumklorid.

Just då, Wardles grupp använde salt och andra skafferiprodukter, som bakpulver och tvättmedel, att odla kolnanorör. I sina tester med salt, Cui märkte att kloridjoner äter bort på aluminiumytan och löste upp dess oxidskikt.

"Denna etsningsprocess är vanlig för många metaller, " säger Cui. "Till exempel, fartyg lider av korrosion av klorbaserat havsvatten. Nu använder vi den här processen till vår fördel."

Cui upptäckte att om han blötlade aluminiumfolie i saltvatten, han kunde ta bort oxidskiktet. Han överförde sedan folien till en syrefri miljö för att förhindra återoxidation, och slutligen, placerade det etsade aluminiumet i en ugn, där gruppen genomförde tekniker för att odla kolnanorör via en process som kallas kemisk ångavsättning.

Genom att ta bort oxidskiktet, forskarna kunde odla kolnanorör på aluminium, vid mycket lägre temperaturer än de annars skulle, med cirka 100 grader Celsius. De såg också att kombinationen av CNT på aluminium avsevärt förbättrade materialets termiska och elektriska egenskaper - ett fynd som de förväntade sig.

Det som förvånade dem var materialets färg.

"Jag minns att jag märkte hur svart den var innan jag odlade kolnanorör på den, och sedan efter tillväxt, det såg ännu mörkare ut, " minns Cui. "Så jag tänkte att jag borde mäta provets optiska reflektans.

"Vår grupp fokuserar vanligtvis inte på optiska egenskaper hos material, men detta arbete pågick samtidigt som våra konstvetenskapliga samarbeten med Diemut, så konsten påverkade vetenskapen i det här fallet, säger Wardle.

Wardle och Cui, som har ansökt om patent på tekniken, gör den nya CNT-processen fritt tillgänglig för alla konstnärer att använda för ett icke-kommersiellt konstprojekt.

"Gjord för att ta övergrepp"

Cui mätte mängden ljus som reflekterades av materialet, inte bara direkt ovanifrån, men också från alla andra möjliga vinklar. Resultaten visade att materialet absorberade mer än 99,995 procent av inkommande ljus, från alla vinklar. I huvudsak, om materialet innehöll gupp eller åsar, eller egenskaper av något slag, oavsett vilken vinkel den sågs från, dessa funktioner skulle vara osynliga, skymd i ett tomrum av svart.

Forskarna är inte helt säkra på mekanismen som bidrar till materialets opacitet, men de misstänker att det kan ha något att göra med kombinationen av etsat aluminium, som är något svärtad, med kolnanorören. Forskare tror att skogar av kolnanorör kan fånga och omvandla det mesta av inkommande ljus till värme, reflekterar väldigt lite av det tillbaka ut som ljus, vilket ger CNT en särskilt svart nyans.

"CNT-skogar av olika sorter är kända för att vara extremt svarta, men det finns en brist på mekanistisk förståelse för varför detta material är det svartaste. Det behöver studeras vidare, " säger Wardle.